Ni基合金，Ni基合金的制备方法及锻模技术

一种Ｎｉ基合金，其含有下述元素：５０－５５ｗｔ％的Ｎｉ，１７－２１ｗｔ％的Ｃｒ，２．８－３．３ｗｔ％的Ｍｏ，总量４．７５－５．５ｗｔ％的Ｔａ和Ｎｂ，条件是Ｔａ不超过０．１ｗｔ％，０．６５－１．１５ｗｔ％的Ｔｉ，０．２－０．８ｗｔ％的Ａｌ，和作为余量的Ｆｅ及不可避免的杂质， 其中，在用电子束透射厚度已标准化为１０ｎｍ的透射电子显微镜进行二维观察时，所述Ｎｉ基合金中包括每μｍ↑［２］不少于７００个的第一种沉淀物，所述第一种沉淀物的长直径都不小于０．５ｎｍ；和 其中，在所述第一种沉淀物中包括平均直径为２５ｎｍ－１μｍ的第二种沉淀物，所述平均直径定义为：（长直径＋短直径）／２。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有极好的强度、硬度和韧性的Ni基合金，Ni基合金的制备方法及Ni基合金锻模。例如，用热锻法生产齿轮1。首先将由SCR420H、SCM420H、HNCM等(根据JIS(日本工业标准))制成的环状工件(没有图示)加热到约1100-1200℃。然后将环状工件置于模具中。然后用冲压机等挤压该工件，使该工件塑性变形，以具有对应于齿轮1的形状。在此过程中，用模具上形成轮齿的部分在环状工件的侧周壁上形成外齿4。在热锻时，工件由于再结晶而软化。因此，不会造成加工硬化。工件的延展性因此而得以提高，所以这种工件易于加工。包括高速工具钢和马氏体时效型不锈钢的用于热加工的模具钢广泛用作热锻模具的原材料，这是因为用于热加工的模具钢便宜且易于形成各种形状。当用上述热锻法生产齿轮1时，模具的温度上升，因为从环状工件向模具传热。模具温度约为725℃，瞬间就能达到约1100℃。因此，当热锻法重复进行约3000次时，模具将磨损并碎裂。如果使用这样的模具，将形成尺寸偏离预定标准的不合格齿轮。因此，应当使锻造机停止工作，然后用新模具替换旧模具。在该过程中，由于锻造作业的中断而使得齿轮1的生产效率下降。另外，因为经常替换模具而使得热锻设备费用昂贵。因为普通热锻模具的使用寿命短，所以难以提高锻造产品的生产效率。因此，其加工成本很高。本专利技术提供的Ni基合金含有下述元素50-55wt％的Ni，17-21wt％的Cr，2.8-3.3wt％的Mo，总量为4.75-5.5wt％的Ta和Nb，条件是Ta不超过0.1wt％，0.65-1.15wt％的Ti，0.2-0.8wt％的Al，和作为残余物的Fe及不可避免的杂质。在用电子束透射厚度已标准化为10nm的透射电子显微镜进行二维观察时，该Ni基合金中包括每μm2不少于700个的第一种沉淀物，第一种沉淀物的长直径都不小于0.5nm；和在第一种沉淀物中包括平均直径为25nm-1μm的第二种沉淀物，平均直径定义为(长直径+短直径)/2。该Ni基合金的组成与Inconel 718(注册商标)的主要组分的组成相等。应当注意的是，在组成与Inconel 718相同的商购Ni基合金的金属显微结构中没有上述大沉淀物。在该Ni基合金中，金属显微结构中含有沉淀物和大沉淀物，当Ni基合金中产生热应力时，或将机械应力施加于Ni基合金时，沉淀物和大沉淀物的存在显著抑制了热应力或机械应力的传递。因此，本专利技术的Ni基合金具有极好的强度、硬度和韧性。换句话说，本专利技术的Ni基合金是沉淀硬化合金。本专利技术的Ni基合金还可以含有下述元素不超过0.08wt％的Co，不超过0.01wt％的B，不超过0.08wt％的Cu，不超过0.08wt％的C，不超过0.35wt％的Si，不超过0.35wt％的Mn，不超过0.015wt％的P，和不超过0.015wt％的S。在金属显微结构中优选每μm2有10个或更多个大沉淀物。如果每μm2有少于10个的大沉淀物，则大沉淀物不易抑制应力传递。因此，Ni基合金的各种性能不能令人满意。沉淀物和大沉淀物的组成主要是Ni3Nb，即γ”相。γ”相能够改进等同于Inconel 718的Ni基合金的各种性能。沉淀物或大沉淀物中可以包括Ni3(Al，Ti)，即γ’相。在金属显微结构中基础金属的晶粒尺寸优选不小于ASTM(美国实验材料学会)中规定的8级。在ASTM中，晶粒尺寸的级别越大，晶粒的平均横截面积越小。在本专利技术的Ni基合金中，金属显微结构中基础金属的晶粒平均横截面积优选很小。在这种条件下，应力更难以通过金属显微结构传递。因此，各种性能能够得到进一步的改进。具体来说，在许多情况下，Ni基合金中洛氏C标度硬度都大于40。本专利技术的另一方面是提供一种Ni基合金的制备方法，其中，在用电子束透射厚度已标准化为10nm的透射电子显微镜进行二维观察时，Ni基合金中包括每μm2不少于700个的第一种沉淀物，第一种沉淀物的长直径都不小于0.5nm，而且，其中，在第一种沉淀物中包括平均直径为25nm-1μm的第二种沉淀物，平均直径定义为(长直径+短直径)/2，Ni基合金的制备方法包括对含有下述元素的未热处理的Ni基合金进行固溶处理50-55wt％的Ni，17-21wt％的Cr，2.8-3.3wt％的Mo，总量为4.75-5.5wt％的Ta和Nb，条件是Ta不超过0.1wt％，0.65-1.15wt％的Ti，0.2-0.8wt％的Al，和作为残余物的Fe及不可避免的杂质；固溶处理后在第一温度下进行一次时效处理；和在比第一温度高的第二温度下进行二次时效处理。在该制备方法中，用组成与Inconel 718(注册商标)的主要组分的组成相同的未热处理的Ni基合金作为原材料。固溶处理后，在低温下进行一次时效处理，在高温下进行二次时效处理。通常对组成与Inconel 718相同的未热处理的Ni基合金固溶处理后的时效处理是在高温下进行一次时效处理，在低温下进行二次时效处理。但是，在本专利技术的生产方法中，在低温下进行一次时效处理，在高温下进行二次时效处理。当以上述顺序进行时效处理时，可以得到在金属显微结构中每μm2有700或更多个长直径不小于0.5nm的沉淀物的Ni基合金，其中的一些沉淀物是平均直径为25nm-1μm的大沉淀物。在组成与Inconel 718相同的商购Ni基合金的金属显微结构中没有上述大沉淀物。未热处理的Ni基合金还可以含有下述元素不超过0.08wt％的Co，不超过0.01wt％的B，不超过0.08wt％的Cu，不超过0.08wt％的C，不超过0.35wt％的Si，不超过0.35wt％的Mn，不超过0.015wt％的P，和不超过0.015wt％的S。为了在金属显微结构中得到不少于10个/μm2的大沉淀物，优选在610-660℃下进行一次时效处理，在710-760℃下进行二次时效处理。当分别在上述温度范围内进行时效处理时，沉淀物和大沉淀物的组成主要是Ni3Nb，即γ”相。γ”相能够改进等同于Inconel 718的Ni基合金的各种性能。当然，沉淀物或大沉淀物中可以包括Ni3(Al，Ti)，即γ’相。为了沉淀出具有使Ni基合金获得所要求各种性能所需的平均直径和密度的沉淀物和大沉淀物，一次时效处理和二次时效处理中的保温时间优选都是5-10小时。在未热处理的Ni基合金中基础金属的晶粒尺寸优选不小于ASTM中规定的8级。本专利技术的另一方面是提供一种由Ni基合金制成的锻模，该Ni基合金含有下述元素50-55wt％的Ni，17-21wt％的Cr，2.8-3.3wt％的Mo，4.75-5.5wt％的Ta和Nb，条件是Ta不超过0.1wt％，0.65-1.15wt％的Ti，0.2-0.8wt％的Al，和作为残余物的Fe及不可避免的杂质，其中，在用电子束透射厚度已标准化为10nm的透射电子显微镜进行二维观察时，Ni基合金中包括每μm2不少于700个的第一种沉淀物，第一种沉淀物的长直径都不小于0.5nm，在第一种沉淀物中包括平均直径为25nm-1μm的第二种沉淀物，平均直径定义为(长直径+短直径)/2。本专利技术的锻模由上述Ni基合金制成。换句话说，这种锻模具有极好的强度、硬度和韧性。因此，即使重复进行锻造，这种模具也几乎不会磨损和碎裂。所以将大大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：须藤公治，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：